Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCBwayPCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak osiąga się wyższą precyzję w multimetrze?

ghost666 22 Gru 2016 10:43 4074 1
  • Jak osiąga się wyższą precyzję w multimetrze?
    Multimetr cyfrowy jest podstawą niemalże każdego warsztatu elektronicznego. Wraz z postępami w elektronice wymagania co do tego urządzenia są coraz większe. Musi on precyzyjnie mierzyć prąd, napięcie, rezystancję i inne. W związku z tym obserwuje się ciągły trend zwiększania precyzji tych urządzeń i poprawiania pracy ich systemu akwizycji danych. Sercem każdego toru pomiarowego w multimetrze jest przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC), który mierzy sygnał wejściowy i przekazuje informacje na jego temat do procesora urządzenia.

    W poniższym artykule opisane zostaną kluczowe cechy przetwornika ADC pod kątem zastosowania go w multimetrze. Zwróćmy szczególną uwagę na fakt, że mówimy tutaj o dużych multimetrach biurkowych, nie o ich mniejszych, przenośnych ręcznych wersjach. Na Rysunku 1 pokazano schemat blokowy analogowej części toru akwizycji danych.

    Jak osiąga się wyższą precyzję w multimetrze?
    Rys.1. Schemat blokowy wejścia typowego multimetru cyfrowego.


    W tego rodzaju systemie wykorzystać można rozmaite ADC, ale typowo wykorzystuje się układy o architekturze sukcesywnej aproksymacji (SAR) z uwagi na ich prędkość, rozdzielczość i poziom dopuszczalnej konfiguracji. ADC delta-sigma oferują wyższą rozdzielczość, a układy o architekturze potokowej prędkość, ale to SAR najlepiej łączy w sobie oba parametry, co pozwala na prowadzenie precyzyjnych i szybkich pomiarów. Z uwagi, że obecnie produkowane układy SAR są coraz precyzyjniejsze to coraz częściej zastępują one inne ADC w układach o wysokiej precyzji.

    W dzisiejszych multimetrach stosuje się ADC o rozdzielczości co najmniej 16 bitów i częstotliwości próbkowania 100 kS/s. Wraz z zwiększaniem wymagań co do precyzji układu rosną też wymagania co do prędkości próbkowania. Wynika to z faktu, że zwiększanie precyzji zasadniczo przekłada się też na zwiększoną podatność na szum wejściowy, co częściowo kompensowane jest szybszym próbkowaniem i uśrednianiem zebranych pomiarów (oversampling) oraz wykorzystaniem cyfrowych filtrów.

    Dla systemów wymagających wyższej precyzji i prędkości Texas Instruments ma do zaoferowania rodzinę SAR ADC ADS8900B, która łączy w sobie wszystkie wymagane cechy i dobre parametry zmienno- i stałoprądowe. W poniższej tabelce znajdziemy podsumowanie parametrów przedstawicieli ADC z tej rodziny:

    ADS890xBADS891xBADS892xB
    Rozdzielczość20 bitów18 bitów16 bitów
    PrędkośćDo 1 MSPSDo 1 MSPSDo 1 MSPS
    Całkowita nieliniowość (typowo)±1ppm±0.5LSB±0.5LSB
    Stosunek sygnału do szumu (typowo)104.5dB102.5dB96.8dB
    Całkowite zniekształcenia harmoniczne (typowo)-125dB-125dB-125dB
    Obudowa4 mm x 4 mm QFN4 mm x 4 mm QFN4 mm x 4 mm QFN


    Układy z omawianej rodziny, oprócz dobrych parametrów elektrycznych, wyróżniają się także zintegrowanym buforem dla napięcia referencyjnego. Rysunek 2 porównuje konstrukcję układu z i bez wbudowanego bufora napięcia referencyjnego w systemie pomiarowym.

    Jak osiąga się wyższą precyzję w multimetrze?
    Rys.2. Wewnętrzny vs. zewnętrzny bufor napięcia referencyjnego.


    Wbudowany bufor napięcia odniesienia ma szereg zalet, głównie przekłada się on na zwiększenie precyzji - mniejsze obciążenie źródła napięcia odniesienia pozwala na poprawienie jego stabilności. Dodatkowo, integracja bufora z ADC pozwala nie tylko zminimalizować pole zajmowane przez układ pomiarowy na płytce drukowanej oraz koszt samej implementacji, ale także istotnie zmniejsza zniekształcenia w napięciu referencyjnym - wzmacniacz zintegrowany z ADC jest idealnie dopasowany do pracy z tym konkretnym przetwornikiem.

    Źródło: http://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2016/12/16/enabling-higher-performance-benchtop-test-equipment

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9885 postów o ocenie 8105, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • PCBwayPCBway
  • #2
    odalladoalla
    Poziom 23  
    "Wynika to z faktu, że zwiększanie precyzji zasadniczo przekłada się też na zwiększoną podatność na szum"
    Proponowałbym użyć "rozdzielczości" zamiast "precyzji" bo brzmi to idiotycznie. Wychodzi na to iż miernik 3 i 1/2 jest dokładniejszy jak 6 i 1/2. Ma mniejszą precyzję odczytu i przetworzenia ADC (3i 1/2) więc ma mniejsze szumy a przez to większą dokładność.
    Odwracanie skarpety na "lewą stronę".